HFSS电磁屏蔽电磁兼容设计实验.doc

目 录

第一章 屏蔽体的设计理念
1.1屏蔽的概念及基本原理···························3
1.2屏蔽体的基本问题和分析方法·····················4
1.3设计屏蔽体的基本参数设定·······················4
第二章 屏蔽体的建模过程
2.1创建屏蔽体的单位模型及缝隙模型·················5
2.2创建屏蔽体的外空气体及其设立···················7
2.3创建同轴屏蔽罩及同轴芯························11
2.4设立屏蔽体的激励及指定激励端口················14
2.5创建电阻及空气腔······························15
2.6创建辐射边界··································21
第三章 屏蔽体性能的仿真分析及其结果
3.1设立添加对屏蔽体的分析功能并分析模型··········23
3.2计算屏蔽体的数据及创建分析报告················26
3.3保存屏蔽体工程并保存其分析报告················30

第一章 屏蔽体的设计理念
1.1屏蔽体的概念及基本原理
屏蔽是电磁兼容工程中广泛采用的克制电磁干扰的有效方法之一。所谓电磁屏蔽，就是用导电或导磁材料制成的金属屏蔽体将电磁干扰源限制在一定的范围内，使干扰源从屏蔽体的一面耦合或当其辐射到另一面时受到的克制或衰减。
屏蔽的目的是采用屏蔽体包围电磁干扰源，以克制电磁干扰源对其周边空间存在的接受器的干扰；或采用屏蔽体包围接受器，以避免干扰源对其干扰。
电磁屏蔽一般是指高频交变电磁屏蔽，由于在交变场中，电场和磁场总是同时存在的，只是在频率较低的范围内，电磁干扰一般出现在近场区。近场随着干扰源的性质不同，电场和磁场的大小有很大差别。高电压小电流干扰源以电场为主，磁场干扰可以忽略不计。这时就只可以考虑电场屏蔽；低电压高电流干扰源以磁场干扰为主，电场干扰可以忽略不计，这时就只可以考虑磁场屏蔽。
随着频率增高，电磁辐射能力增强，产生辐射电磁场，并趋向于远场干扰。远场中的电场干扰和磁场干扰都不可以忽略，因此需要将电场和磁场同时屏蔽，即为电磁屏蔽。高频时即使在设备内部也也许出现远场干扰，需要进行电磁屏蔽。如前所述，采用导电材料制作的且接地良好的屏蔽体，就能同时起到电场屏蔽和磁场屏蔽的作用。
1.2屏蔽体的基本问题和分析方法
此例讲解如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个屏蔽体模型。在高速数字设计中使用的屏蔽盒也许会由于屏蔽盒上开的孔缝，使其屏蔽效能下降。因此，理解能量耦合机制是十分必要的。
1.3设计屏蔽体的基本参数设定
1.Ansoft HFSS设计环境：
① 三维几何模型：长方体、长方形、圆柱体。
② 边界/端口激励：边界：集总RLC边界，集总端口激励。
2.Ansoft HFSS准备工作：
安装HFSS14并成功破解。

第二章 屏蔽体的建模过程
2.1创建屏蔽体的单位模型及缝隙模型
Step1 选择菜单项> ,弹出对话框，设立单位为cm,，并应用设立。
Step2 在三维模型材料工具栏上，选择vacuum项。
Step3 选择菜单项>,创建内部空气体，具体尺寸参数为：

并切换到Atteibute选项卡，在Name栏输入Air_Inside并修改透明度为0.6，应用设立。
Step4 选择菜单项>,创建缝隙模型，具体尺寸参数为：

并切换的Attribute选项卡，在Name栏输入Slot并修改透明度为0.4，应用设立。

2.2创建屏蔽体的外空气体及其设立
Step1 选择菜单项>,创建长方体，具体尺寸参数为：

并切换的Attribute选项卡，在Name栏输入Air并勾选Display Wireframe,且修改透明度为0.8。

Step2 选择菜单项>>>,以偏移设立相对坐标系，并在坐标区设立X：17.0，设立Y：14.0，设立Z：15.0，应用设立。
Step3 在绘图平面工具栏上，改变激活平面为XZ平面。
Step4 选择菜单项>,创建圆柱体，具体尺寸参数为：
并切换的Attribute选项卡，在Name栏输入Coax_Diel并修改透明度为0.2，应用设立。

Step5 选择菜单项> > >
选择对象Air_Inside、Coax_Diel、Solt并应用设立。
Step6 选择菜单项>
组合对象。
Step7 在三维模型材料工具栏中选择select项，打开Select Definition，在列表中选择Pec项，，应用设立。
2.3 创建同轴屏蔽罩及同轴芯
Step1 在绘图平面工具栏中改变激活平面为XZ。选择菜单项>，创建圆柱体即为同轴屏蔽罩，具体尺寸参数为：
并切换的Attribute选项卡，在Name栏输入Coax_Shield并修改透明度为0.3，应用设立。
Step2 选择菜单项> ，创建圆柱体，即为同轴芯，具体尺寸参数为：
并切换的Attribute选项卡，在Name栏输入Coax_Pin并修改透明度为0.5，应用设立。
2.4 设立屏蔽体的激励及指定激励端口
Step1 选择菜单项> ，创建圆，具体尺寸参数为：
并切换的Attribute选项卡，在Name栏输入p1并修改透明度为0.9，应用设立。
Step2 选择菜单项> > ，选择p1,应用设立。
Setp3 选择菜单项> > ,在General界面上，设立Name为p1。
2.5创建电阻及空气腔
Step1 选择菜单项>>,以偏移的方式设立相对坐标系，并在坐标输入区，设立X：0.0，设立Y：-13.84，设立Z：0.0,创建坐标系CS。
Step2 在绘图平面工具栏，改变激活平面为XY，。
Step3 选择菜单项>>，创建矩形，具体尺寸参数为：
并切换的Attribute选项卡，在Name栏输入Resistor并修改透明度为0.1，应用设立。
Step4 选择菜单项>>,选择Resistor,应用设立，指定集总RLC边界Resistor。
Step5 选择菜单项>>,设立Lumped RLC Boundary对话框，
并设立New Line，在坐标输入区，输入点1，X:0.0，Y:0.0，Z:0.0，输入点2，X：0.0，Y：-0.16，Z：0.0，应用设立。
Step6 选择菜单>,设立Select Coodrdinate System,从列表选择CS为Global，并拟定坐标系的选择。
Step7 选择>,创建箱体，具体尺寸参数为：

并切换的Attribute选项卡，在Name栏输入Case并修改透明度为0.2，应用设立。
Step8 选择菜单项> > ,应用设立。
Step9 选择菜单项> > ,组合对象。
Step10 选择菜单项> > ，应用设立。
Step11选择菜单项> > 选,设立Substract对话框，，应用设立。

2.6创建辐射边界
Step1 选择菜单项> >，，应用设立。
Step2 选择菜单项>>，，应用设立。
Step3 选择菜单项>，打开对话框并检查边界情况，结果为。
关闭对话框，至此，屏蔽体设立完毕。

第三章 屏蔽体性能的仿真分析及其结果
3.1设立添加对屏蔽体的分析功能并分析模型
Step1 选择菜单项>,设立Solution Setup对话框，
Step2 选择菜单项>>,设立Edit Frequency Sweep对话框，

Step3 选择菜单项>,完毕检查。
Step4 选择菜单项>，
进行分析数据。
3.2计算屏蔽体的数据及创建分析报告
Step1 选择菜单项>>，查看概括，如内存使用时间、计算时间、剖分的四周体数目等。切换到Covergence选项卡，查看收敛性，从图像上可以观测到迭代5次就收敛了。
Step2 选择菜单项>>>自动生成S11曲线表。

图表为在一个闭合的腔体，材料为PEC上开了一个缝隙Slot后，有一部分S11很小，在图中约为1.08GHz附近处，说明外部频率为1.08GHz的信号能量可以通过小孔进入屏蔽体内部，或者屏蔽体内部频率为1.08GHz的信号能量可以通过小孔辐射到外部，屏蔽效果过不好。
Step3 选择菜单项>>如图所示为通过缝隙传输到外部或者外部通过缝隙输入到腔体内部的能量，具体分析与S11的曲线图分析结果相同，也是在1.08GHz处受到的干扰限度最大。
3.3保存屏蔽体工程并保存其分析报告
选择一个对象来绘制场，在HFSS软件中，绘制电场/磁场分布图，必须要先选择一个物体，比如：想观测一个平面上得电场/磁场分布，一方面必须选择这个平面，然后才干绘制电场/磁场分布图。这里想官场电场/磁场在屏蔽体内部的分布情况，一方面须选择物体Air。
Step1 选择菜单项> >，，应用设立。
Step2 选择菜单项>>，设立Creat Field Plot对话框，

Step 3选择菜单项>>，设立Select Plot Folder对话框，

如图有一部分能量传输到了外部，与之前分析的同样。此设计完毕。